量子科学将给云计算和数据领域带来什么

　　不久前在杭州召开的云栖大会上，阿里云和中科院共同宣布了将携手推进量子计算与量子通信在云计算和数据处理方面的研究。由于量子科学概念比较深奥，加之此消息也没有立竿见影的商业效果，所以相比大会上的其他消息，并没有引起媒体很大的兴趣。但事实上，将量子科学引入云计算和数据处理，将会是计算领域内里程碑式的一页。

　　量子科学的通俗基本原理

　　对于大学以后的物理学了解不多的人，可能会觉得量子科学很难理解，因为在量子科学领域，许多理论都只适用于微观尺度，并且与我们日常生活的经验相违背。比如，在量子尺度下，物质在同一时刻都处于多种状态的叠加态中，其具体的位置和速度都不确定，这种性质在量子计算中极为重要，是量子比特技术的核心。

　　而除量子计算之外的另一项技术量子通信，也是目前阿里云和中科院的研究项目，其原理是基于基本粒子一种叫做量子纠缠的性质，即当两个基本粒子形成量子纠缠之后，无论它们之间距离多远，一个粒子改变状态，另一个也会同时发生相应的改变。

　　当云计算和大数据遇见量子科学

　　目前，我们所有的计算机体系都是基于冯诺依曼式的组织结构，其运行速度的增长已经明显放缓，对于大规模数据的分析计算效率也很难再提高。量子计算的提出，则是旨在专门为复杂问题的求解设计一种全新的计算机体系，即所谓的量子计算机。

　　量子计算的神奇之处在于，它可以做到真正的并行计算与存储。例如，一个一位的经典存储器可以存储两个数字0或者1，但在某一时刻这个数字要么是0要么是1；而对于量子比特存储器来说，在同一时刻，它可以同时存储0和1，其存储和运行能力都成指数上升，一个250量子比特的存储器可以存储的数字比我们已知宇宙所有的原子数还多。

　　基于量子计算的机器，由于体系结构发生了变化，将采用全新的算法，使得大规模数据的计算与存储不再成为难题，如果真能取得较大的突破，将为云计算和大数据处理乃至整个计算机科学领域带来一场变革，技术上的难度不言而喻，资金上所需要的投入也是天量的，这也是中科院会和阿里云共同研发的原因。